П р и м е р в ы б о р а с е ч е н и я ж и л п р о в о д о в. Исходные данные (токи на участках проводки по нашей расчетной схеме): провод – АПРФ с 2 или 3 алюминиевыми жилами в резиновой изоляции в фальцованной оболочке из алюминия; способ прокладки – по поверхности стен и потолков.
Выбор по условиям нагрева. Сечение жил проводов ввода от изолятора на наружной стороне стены дома до счетчика – 2,5 мм2 (длительно допустимый ток – 21 А, расчетный – 18, 21 А). Сечение жил проводов от щитка до розеток Х53, Х54 – 2,5 мм2 (длительно допустимый ток – 21 А, расчетный 11,76 А). Провод АПРФ выпускается с жилами не менее 2,5 мм2, поэтому он применим и на всех других участках, где токи меньше, чем токи в головных участках первой линии.
Выбор по условию механической прочности. Наименьшее допустимое сечение алюминиевых жил защищенных проводов, присоединяемых к винтовым зажимам, – 2 мм2, минимальное допустимое сечение алюминиевых жил проводов ввода – 4 мм2.
Сечение жил проводов ввода в здание выбирается по условию механической прочности – 4 мм2. Сечение жил проводов от щитка до розеток Х53, Х54 – 4 мм2. Это решение выглядит нерациональным, так как провода с сечением жил 2,5 мм2 допускают длительное протекание тока до 21 А без перегрева, а расчетный ток не превышает 12 А. Но раз придется приобретать провод сечением 4 мм2 для ввода в дом, то есть смысл и самый нагруженный участок проводки от щитка до розетки электроплитки выполнить проводами большего сечения, что снизит их нагрев и уменьшит колебания напряжения в сети. Для всех остальных участков проводки можно использовать провод с сечением жил 2,5 мм2.
Кабелем называют одну или несколько изолированных и скрученных между собой жил, заключенных в герметичную оболочку, поверх которой могут быть наложены различные защитные покровы.
По назначению кабели подразделяют на силовые и контрольные.
Силовые предназначены для передачи и распределения электрической энергии к различным токоприемникам и РУ, контрольные – для присоединения к электрическим приборам, аппаратам и сборкам зажимов (в сетях управления, сигнализации и автоматизации).
По виду изоляции и оболочки кабели подразделяют на следующие группы:
1) с пропитанной бумажной изоляцией в металлической оболочке;
2) с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом, в металлической оболочке;
3) с пластмассовой изоляцией в пластмассовой или металлической оболочке;
4) с резиновой изоляцией в пластмассовой, резиновой или металлической оболочке.
В каждой группе кабели подразделяют по номинальному напряжению, сечению, числу и материалу жил и типу защитного покрова.
Кабели изготовляют в соответствии с действующими государственными (ГОСТ) и отраслевыми стандартами (ОСТ) и техническими условиями (ТУ) на номинальное напряжение 0,66; 1; 3; 6; 10; 20 и 35 кВ и сечениями токопроводящих жил 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800 и 1000 мм2. (Кабели высокого напряжения на 110 кВ будут рассмотрены ниже.)
Токопроводящие жилы кабелей изготовляют из медной проволоки марок ММ (мягкая) и МТ (твердая) и алюминиевой марок AM (мягкая), АПТ (полутвердая), AT (твердая) и АТП (повышенной твердости). Проволоки скручивают в стренгу (часть гибкой многопроволочной жилы, скрученной из нескольких проволок) или в жилу. При правильной скрутке проволока в жиле, в стренге, а также стренги в жиле должны прилегать друг к другу, при этом не должно быть перекрещиваний проволок или стренг, расположенных в одном повиве.
В зависимости от гибкости жилы кабелей делят на шесть классов.
Для неподвижной прокладки кабелей применяют жилы I, II и III классов, для подвижной – более гибкие жилы – IV, V и VI классов.
Для силовых кабелей стационарной прокладки изготовляют жилы круглой, фасонной или комбинированной формы.
Применение секторных и сегментных жил вместо круглых позволяет уменьшать диаметр кабеля на 20-25 % и соответственно сокращать расход других материалов (на изоляцию, оболочку и защитные покровы).
В зависимости от условий прокладки кабелей применяют алюминиевые или медные жилы.
Медные однопроволочные жилы изготовляют круглыми для сечений 1?50 мм2 и фасонными для сечений 25-50 мм2; многопроволочные жилы – круглыми для сечений 16-1000 мм2 и фасонными для сечений 25-300 мм2.
Алюминиевые однопроволочные жилы изготовляют круглыми для сечений 2,5-240 мм2, фасонными для сечений 25?240 мм2, многопроволочные жилы – круглыми для сечений 70-1000 мм2, фасонными для сечений 70-240 мм2.
Применение однопроволочных алюминиевых жил сечением до 240 мм2 уменьшает стоимость кабелей (исключается скручивание отдельных проволок), но увеличивает их общую жесткость, что создает определенные трудности при прокладке.
В обозначение кабелей с однопроволочными жилами после цифры, указывающей сечение, добавляют буквы «ож».
Для изготовления токопроводящих жил применяют в основном алюминий. Сопротивление алюминиевого провода при одинаковом сечении в 1,65 раза больше медного, поэтому для передачи по кабелю одинаковой мощности при одном и том же напряжении сечение токопроводящей алюминиевой жилы следует брать больше медной. Кроме того, у алюминиевых токопроводящих жил более низкий предел текучести и большая теплоемкость по сравнению с медными.
Изоляция кабеля должна иметь электрическую прочность, исключающую возможность электрического пробоя при напряжении, на которое рассчитан кабель. Для изолирования жил кабелей между собой и от наружных металлических оболочек применяют бумажную, пластмассовую и резиновую изоляцию.
Бумажная пропитанная изоляция жил кабелей имеет хорошие электрические характеристики, продолжительный срок службы, сравнительно высокую допустимую температуру и невысокую стоимость, поэтому находит наибольшее применение. К недостаткам следует отнести гигроскопичность, которая обусловливает необходимость тщательного изготовления и полной герметичности оболочек и муфт кабелей.
Из многослойной упрочненной кабельной бумаги на основе сульфатной целлюлозы марки КМП-120 изготовляют изоляцию для силовых кабелей напряжением до 35 кВ. Можно изготовлять изоляцию из двухслойной бумаги марок К-080, К-120, К-170 или многослойной – КМ-120, КМ-140 и КМ-170. Толщина бумаги соответственно составляет 80, 120, 140 и 170 мкм.
Жилы обматывают бумажными непропитанными лентами. Наиболее распространена обмотка с зазором, которая позволяет в некоторых пределах изгибать кабель без опасности повреждения бумажной изоляции. Во избежание ухудшения электрических характеристик изоляции зазоры между витками соседних лент, расположенных сверху (по вертикали), не должны совпадать. При наложении большого количества лент избежать совпадений зазоров не удается, поэтому число совпадений нормируют. Допускается не более трех совпадений лент бумаги и изоляции жила – жила или жила – оболочка (экран) в кабелях напряжением 6 кВ, не более четырех для кабелей 10 кВ, не более шести для кабелей 35 кВ.
Бумажная изоляция должна накладываться плотным, без складок и морщин, наличие которых приводит к образованию пустот, воздушных включений, снижающих надежность кабелей.
Толщина изоляционного слоя на силовые кабели нормируется ГОСТом и зависит от номинального напряжения и сечения жил кабеля. Для увеличения электрической прочности на поясную изоляцию кабелей напряжением 6 и 10 кВ, на жилы и поверх изоляции кабелей напряжением 20 и 35 кВ накладывают экран из электропроводящей бумаги.
Цифровое обозначение или отличительную расцветку имеют в многожильных кабелях верхние ленты изоляции жил.
При цифровом обозначении на верхнюю ленту первой жилы наносят цифру 1, второй – 2, третьей – 3, четвертой – 4. При отличительной расцветке номеру 1 соответствует белый или желтый, номеру 2 – синий или зеленый, номеру 3 – красный или малиновый, номеру 4 – коричневый или черный цвета.
Изолированные жилы многожильных кабелей скручивают, заполняя промежутки между ними изоляционными материалами до получения круглой формы. На скрученные изолированные жилы накладывают поясную изоляцию бумажными лентами определенной толщины.
Бумажную изоляцию кабелей вначале сушат, затем пропитывают маслоканифольными составами: МП-1 для кабелей напряжением 1?10 кВ и МП-2 – 20?35 кВ. Пропиткой достигается увеличение электрической прочности бумажной изоляции.
Пластмассовую изоляцию применяют для силовых кабелей. Ее изготовляют из полиэтилена или поливинилхлорида (ПВХ).
Хорошими механическими свойствами в широком интервале температур, стойкостью к действию кислот, щелочей, влаги и высокими электроизоляционными характеристиками обладает полиэтилен. В зависимости от способа получения полиэтилена различают полиэтилен низкой и высокой плотности. Полиэтилен высокой плотности имеет большие по сравнению с полиэтиленом низкой плотности температуру плавления и механическую прочность. Полиэтилен низкой плотности размягчается при температуре около 105 °C, высокой плотности – 140 °C. Введение в полиэтилен органических перекисей и последующая вулканизация значительно повышают его температуру плавления и стойкость к растрескиванию. Вулканизирующийся полиэтилен незначительно деформируется при 150 °C. Для получения самозатухающего полиэтилена вводят специальные добавки. Для электропроводящих экранов кабелей с полиэтиленовой изоляцией в полиэтилен добавляют полиизобутилен, ацетиленовую сажу и стеариновую кислоту.
